ЗАНЯТТЯ № 2

Методична вказівка до практичного заняття

для студентів 1-го курсу медичного факультету

ЗАНЯТТЯ № 2

 

Теми: ЖИТТЄВИЙ ЦИКЛ КЛІТИНИ. ПОДІЛ КЛІТИН. МОРФОЛОГІЯ ХРОМОСОМ. КАРІОТИП ЛЮДИНИ. ХАРАКТЕРИСТИКА НУКЛЕЇНОВИХ КИСЛОТ.

 

Кількість годин: 6

Мета: Вивчити основні закономірності організації клітин у часі, періоди мітотичного циклу, мітоз. Розглянути форми розмноження організмів, роль мейозу. Вивчитиморфофункціональну характеристику та класифікацію хромосом людини, нормальний каріотип та ідіограму хромосом людини, принципи хромосомного аналізу. Вивчити процеси та молекулярні механізми реалізації генетичної інформації, роль ДНК та РНК у зберіганні та передачі спадкової інформації, суть реплікації та репарації ДНК.

 

Професійна орієнтація студентів. З розмноженням клітин, або проліферацією, пов’язані ріст і розвиток багатоклітинного організму, процеси регенерації. Порушення мітозу лежать воснові виникнення соматичних мутацій. Розмноження – універсальна властивість живого, яка забезпечує безперервність життя. Статеві клітини якісно відрізняються від соматичнихклітин. На стадії дозрівання статевих клітин відбувається мейоз. Порушення мейозу зумовлює виникнення генеративних мутацій, які клінічно проявляються в формі спадкових хвороб.Хромосоми– структурні елементи ядра клітини, у яких розташовані гени (ДНК). Хромосоми разом з позахромосомними структурами забезпечують збереження, відтворення, реалізацію і передачу спадкової інформації в ряді поколінь. З порушеннями структури і кількості хромосом пов’язане виникнення хромосомних спадкових хвороб людини. Серед великої різноманітності молекулярних компонентів клітини, які забезпечують її функціонування, найважливіша роль у збереженні й передачі генетичної інформації належить нуклеїновим кислотам. Порушення в структурі нуклеїнових кислот можуть призвести до патологічних змін у клітині.

 

Методика виконання практичної роботи: (9⁰⁰ – 12⁰⁰).

І. ЖИТТЄВИЙ ЦИКЛ КЛІТИНИ. ПОДІЛ КЛІТИН.

Робота 1. Мітотичний цикл диплоїдної клітини.

1.1. Замалювати схему мітотичного циклу диплоїдної клітини

 

Робота 2. Мітоз у клітинах кінчика кореня цибулі.

2.1.Розглянути під мікроскопом (7x40) препарат поздовжнього зрізу кінчика кореня цибулі.

2.2. Замалювати клітини на стадії мітозу (профаза, метафаза, анафаза, телофаза) та інтерфази.

 

Робота 3. Сперматозоїди морської свинки та яйцеклітина кішки.

3.1. Під мікроскопом (7x40) розглянути мікропрепарат сперматозоїдів морської свинки.

3.2. Замалювати будову сперматозоїда. На малюнку позначити: головку, ядро, акросому, шийку, хвіст.

3.3. Під мікроскопом (7x8) розглянути препарат зрізу яєчника кішки. Знайдіть зрілі фолікули. Вони найбільш крупні і розміщені біля поверхні яєчника. У порожнину, заповнену фолікулярною рідиною, виступає яйценосний горбик з яйцеклітиною на стадії овоцита.

3.4. Замалювати будову яйцеклітини. На малюнку позначити: ядро, цитоплазму, оболонку, фолікулярні клітини.

 

ІІ. МОРФОЛОГІЯ ХРОМОСОМ. КАРІОТИП ЛЮДИНИ.

 

Робота 4. Велетенські політенні хромосоми личинки дрозофіли.

 

4.1. Розглянути під мікроскопом (7х8) мікропрепарат велетенських хромосом слинних залоз личинки дрозофіли. У центрі клітини розміщується яскраво забарвлений хромоцентр, де з’єднуються центромери всіх хромосом. Від хромоцентру у вигляді стрічок відходять хромосоми, їх у дрозофіл 8. Але внаслідок соматичної кон’югації видно 6 стрічок. Перевести в робоче положення об’єктив 40. При розгляданні ділянки хромосоми видно її поперечну посмугованість, яка створюється чергуванням світлих і темних дисків. Розмір і розміщення дисків різні, але для кожної хромосоми вони постійні.

4.2. Замалювати: а) загальний вигляд хромосом (7×8); б) ділянку хромосоми із світлими і темними дисками (7×40). Позначити хромомери, гетерохроматинові та еухроматинові ділянки хромосоми.

 

Робота 5. Нормальний  каріотип людини.

 

5.1. Знайти на препараті культури лейкоцитів людини під мікроскопом (7×40) набір хромосом (метафазну пластинку). Після цього перевести в робоче положення імерсійний об’єктив (х90). Звернути увагу на кількість хромосом (46), їх парність, будову.

5.2. Замалювати: а) схему будови хромосоми; позначити центромеру, коротке плече, довге плече, вторинну перетяжку, супутник; б)типи хромосом: метацентричні, субметацентричні,акроцентричні.

 

 

 

Робота 6. Ідіограма хромосом людини.

 

6.1. Ознайомитися з методикою каріотипування і розглянути на рис.1. ідіограму хромосом людини.

6.2. Накреслити таблицю класифікації хромосом людини.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблиця. Класифікація хромосом людини.

 

 

Рис. 1. Каріотип людини

Зліва – жінки, справа – чоловіка. Зверху – хромосомні комплекси, знизу – ідіограми. В ідіограмах хромосоми розташовані попарно у напрямку зменшення розмірів. Окремо виділені статеві хромосоми: у жінок – ХХ; у чоловіків – ХУ.

 

ІІІ. ХАРАКТЕРИСТИКА НУКЛЕЇНОВИХ КИСЛОТ.

 

Робота 7. Порівняльна характеристика нуклеїнових кислот

 

7.1. Дайте порівняльну характеристику нуклеїнових кислот, заповнивши таблицю.

 

 

Робота 8.Вивчення процесу реплікації ДНК.

 

8.1. Розгляньте схему процесу реплікації ДНК.

 

 

 

 

 

 

 

Робота 9. Вивчення основних етапів реплікації.

9.9. Ознайомтесь із схемою процесу елонгації – основної реакції при синтезі нових молекул ДНК.

 

Робота 10. Розв’язування ситуаційних задач.

Задача 1. Ділянка ДНК має такий нуклеотидний склад: один ланцюг АГЦ—ГЦА—ТТА—АГТ, а комплементарний йому — ТЦГ—ЦГТ— ААТ—ТЦА. Напишіть нуклеотидний склад обох ланцюгів дочірньої ДНК, яка утворилася внаслідок реплікації цієї ділянки.

Задача 2. В одному з ланцюгів фрагмента ДНК нуклеотиди розміщені в такому порядку: 5′ ГГЦ-ЦЦЦ-ЦАА-ГТА—ТГЦ 3′. Визначте послідовність нуклеотидів у комплементарному ланцюгу ДНК. Покажіть стрілкою напрямок синтезу нових ланцюгів ДНК під час її реплікації.

 

Семінарське обговорення теоретичних питань: (12³⁰ – 14⁰⁰).

Програма самопідготовки студентів:

І. ЖИТТЄВИЙ ЦИКЛ КЛІТИНИ. ПОДІЛ КЛІТИН.

1.     Життєвий цикл клітин, його можливі напрями та періодизація.

2.     Типи поділу соматичних клітин: мітоз, амітоз.

3.     Мітотичний цикл, його періоди (пресинтетичний G₁,  синтетичний S і постсинтетичний G₂ періоди інтерфази, мітоз).

4.     Мітоз: профаза, метафаза, анафаза, телофаза. Біологічне значення.

5.     Порушення мітозу. Соматичні мутації, їх роль у патології людини.

6.     Ендомітоз, політенія.

7.     Ріст клітин, фактори росту. Поняття про мітотичну активність тканин.

8.     Мейоз та його біологічне значення.

9.     Життя клітин поза організмом, клонування клітин. Значення методу культури тканин для біології та медицини

10.                       Розмноження організмів, еволюція  форм розмноження : безстатеве, статеве.

11.                       Безстатеве розмноження, його форми.

12.                       Статеве розмноження , його форми.

13.                       Статеві клітини, морфогенетична спеціалізація.

14.                       Мейоз. Механізми виникнення генетичної різноманітності гамет. Біологічне значення мейозу. Порушення мейозу. Генеративні мутації.

 

ІІ. МОРФОЛОГІЯ ХРОМОСОМ. КАРІОТИП ЛЮДИНИ.

1.     Рівні організації спадкового матеріалу: генний, хромосомний і геномний.

2.     Морфофункціональна характеристика хромосом людини.

3.     Хроматин: еухроматин і гетерохроматин.

4.     Каріотип людини. Аутосоми та гетерохромосоми. Статевий хроматин.

5.     Класифікація хромосом людини. Ідіограма хромосом.

6.     Хромосомний аналіз.

 

ІІІ. ХАРАКТЕРИСТИКА НУКЛЕЇНОВИХ КИСЛОТ.

1.  Молекулярна організація клітинних структур.

2.      Нуклеїнові кислоти: ДНК і РНК, їх роль у збереженні, реалізації і передачі генетичної інформації, хімічна будова і просторова організація, видова специфічність.

3.      Реплікація  ДНК.

4.      Підтримування генетичної стабільності клітин: самокорекція і репарація ДНК.

5.      Види (дореплікативна, реплікативна та постреплікативна) та механізми (ексцизійна, неексцизійна та рекомбінантна) репарації.

6.      Наслідки порушення процесу репарації.

 

Тестові завдання та ситуаційні задачі

1. При порушенні мітозу в клітині з культури тканини людини хроматиди однієї з хромосом не розійшлися в дочірні ядра, а попали в одне ядра. Скільки хромосом буде в ядрахдочірніх клітин?

2. Під час мітозу в клітині  культури тканини людини відбулась елімінація однієї хромосоми. Скільки хромосом буде в кожній з двох новоутворених клітин ?

3. Якщо на клітину, що має 46 хромосом, подіяти колхіцином (речовина, що руйнує мікротрубочки веретена поділу і перешкоджає розходженню хромосом до полюсів), то скільки хромосом буде мати клітина?

4. Якщо хромосома, що складається з двох хроматид, буде 9 разів послідовно подвоюватися, то скільки хроматид буде мати політенна хромосома?

5. Які дві фази мітозу взаємно протилежні за процесами, що відбуваються в них? Опишіть ці фази.

6. У жінки в процесі овогенезу під час мейозу не відбулося розходження однієї пари  гомологічних хромосом. Скільки хромосом буде мати зріла яйцеклітина ?

7. Диплоїдний набір хромосом людини становить 46 хромосом.  Скільки хромосом йде до кожного полюса: а) в анафазі першого мейотичного поділу? б) в анафазідругогомейотичного поділу?

8. Чи можна сказати, що вихідна клітина, яка вступила у мейоз, і чотири клітини, що утворилися внаслідок мейозу, відрізняються тільки за кількістю хромосом ? Відповідь пояснити.

9. Внаслідок елімінації однієї хромосоми у мейоз вступає клітина типу Х0, де 0 означає відсутність статевої хромосоми. Які клітини утворюються в результаті мейозу ?

10. На препараті видно дві клітини. Ядро однієї з них (а) містить багато інтенсивно забарвлених грудочок хроматину. У другій клітині (б) ядро світле, хроматин розміщений дифузно. Який тип хроматину переважає в кожній клітині і чим ці типи різняться функціонально?

11. Порівняйте терміни: “каріотип”, “каріотипування”, “ідіограма”. Яка між ними різниця?

12. Ядро клітини обробили речовиною, що руйнує гістонові білки. Які структури ядра при цьому змінюються в першу чергу?

 

Самостійна робота студентів: (14¹⁵ – 15⁰⁰).

Письмове тестування студентів за системою «MOODLE», здача матрикулів практичних навичок, перегляд тематичних навчальних відеофільмів, тренінг тестів ліцензійного іспиту «Крок – 1», поглиблене вивчення матеріалу тем, винесених на самостійне опрацювання тощо.

 

Студент повинен знати

1.     Типи поділу соматичних клітин: мітоз, амітоз.

2.     Порушення мітозу. Соматичні мутації, їх роль у патології людини.

3.     Значення методу культури клітин для біології та медицини.

4.     Форми розмноження організмів.

5.     Статеві клітини людини: цитогенетична характеристика, якісні відмінності від соматичних клітин.

6.     Мейоз, запліднення, особливості репродукції людини. 

7.     Морфофункціональна характеристика хромосом людини.

8.     Нормальний каріотип людини.

9.     Класифікація хромосом людини. Ідіограма.

10.                       Хромосомний аналіз.

11.                       Молекулярну організацію клітинних структур.

12.                       Значення найважливіших хімічних компонентів клітини в здійсненні процесів її життєдіяльності.

13.                       Роль ДНК та РНК у зберіганні та передачі спадкової інформації.

14.                       Суть реплікації та репарації ДНК; ферменти, що забезпечують ці процеси.

Студент повинен уміти

1.     Розрізняти на мікропрепараті фази мітозу.

2.     Розрізняти на мікропрепаратах яйцеклітини і сперматозоїди ссавця.

3.     Вивчати під мікроскопом хромосоми людини.

4.     Аналізувати каріотип людини.

5.     Пояснити роль нуклеїнових кислот у збереженні, реалізації та передачі генетичної інформації у ряді поколінь.

6.     Аналізувати механізми реплікації та репарації ДНК

7.     Оформити протокол виконаної роботи.

 

Вихідний рівень знань та вмінь перевіряється шляхом розв’язування ситуаційних задач з кожної теми, відповідями на тести та конструктивні запитання.

Вірні відповіді на тести і ситуаційні задачі:

1. 45 і 47 хромосом; 2. По 45 хромосом; 3. 92 хромосоми; 4. 1024; 5. Профаза і телофаза. 6. 22 або 24 хромосоми. 7. а) 23 хромосоми; б) 23 хроматиди. 8. Відрізняються і за рекомбінацією генів внаслідок кросинговеру. 9. Х,0. 10. а) гетерохроматин, генетично не активний; б) еухроматин, генетично активний. 12. Хромосом.

 

 

Джерела інформації

Основні:

1. Біологія: Підручник для студентів медичних спеціальностей ВУЗів ІІІ-ІV рівнів акредитації / Кол. авт.; За ред. проф. В.П.Пішака та проф. ІО.І.Бажори. Вінниця: Нова книга. 2004. – С. 51-58, 72-94, 118-142.

2. Медична генетика: Підручник. Кулікова Н.А., Ковальчук Л.Є. – Тернопіль: Укрмедкнига, 2004. – С. 17-26.

3. Биология: Учебник для студентов медицинских специальностей ВУЗов. В 2-х книгах /Кол. авт.; Под ред. проф. Ярыгина В. Н. – М: Высшая школа, 2000 – Книга I. – С. 53-59, 64-92.

4. Слюсарєв А.О.,ЖуковаС.В.  Біологія:  Підручник для студентів медичних спеціальностей ВУЗів (Переклад з російської мови к. б. н. В.О.Мотузного). – К.: Вища школа. Головне видавництво, 1992. – С.25-60.

5. Збірник задач і вправ із біології: Навчальний посібник / Кол.  авт.: За заг. ред. проф. А.Д. Тимченка. – К.: Вища школа. 1992. – С. 21-32.

6. Матеріали для підготовки студентів до практичних занять.

 

Додаткові:

1. Медична біологія: Посібник з практичних занять / О.В. Романенко, М.Г. Кравчук, В.М. Грінкевич та ін.:; За ред. О.В.Романенка. – К.: Здоров’я, 2005.

2. Альбертс Б., Брей Д, Льюис Д.Ж. Молекулярная биология клетки – В з-х т. Пер. с англ. М.:Мир, 1994.

3. Фаллер Д.М., Шилдс Д. Молекулярная биология клетки. Руководство для врачей. Пер. с англ. М.:БИНОМ – Пресс, 2003. – 272с.

4. Бердишев Г.Д., Криворучко І.Ф. Медична генетика. – К.: Вища шк., 1993. –336 с.

5. Захаров А.Ф., Бенош В.А., Кулешов Н.П., Барановская Л.И. Хромосомы человека (Атлас). – М.: Медицина, 1982. – 264 с.

 

Автор: проф. Федонюк Л.Я.

Затверджено на засіданні кафедри 13.01.2014 р., протокол № 6